CN103248908B - 一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法。该方法通过实时跟踪观看者的位置来对应渲染具有连续视差变化的视差图像，使得观看者在空间中的不同位置能看到不同视差的视差图像，从而实现消除多视点自由立体显示器视区跳变和不降低立体分辨率的同时能增多视点的目的。

Description

一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法

技术领域

本发明涉及3D（三维）立体显示技术领域，更具体地说，涉及一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法。

背景技术

如今，3D显示技术蓬勃发展，取得了丰硕的成果。其中，多视点自由立体显示技术是一种重要的3D显示技术。多视点自由立体显示器能够在观看空间中提供多个（大于2）视点，使观看者享有一定的观看自由度，但随着多视点自由立体显示器视点数增多，立体分辨率降低越严重，所以通常视点数不超过12个，这样其观看视角就比较小。视点数和立体分辨率间的相互制约是多视点自由立体显示器的一个不足。多视点自由立体显示器在空间中会形成多个重复的视区，观看视角非常小，当观看者相对于自由立体显示器水平移动时，在多视点自由显示器的相邻视区两端会存在视区跳变的现象，此时观看者的左眼观看到右视差图像，右眼则观看到左视差图像，因而观看到的立体图像中正视差变为负视差，而负视差变为正视差，这样观看到的立体图像是与正常立体图像中物体前后位置关系相反的伪立体图像。这不仅让观看者感觉到错误的立体深度感，而且还会导致更严重的视疲劳，这是多视点自由立体显示器的另一个不足。

发明内容

本发明提出一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法。该方法通过实时跟踪观看者的位置来对应渲染具有连续视差变化的视差图像，使得观看者在空间中的不同位置能看到不同视差的视差图像，从而实现消除多视点自由立体显示器视区跳变和不降低立体分辨率的同时能增多视点的目的。该方法具体包括以下步骤：

第一步，确定多视点自由立体显示器的视区大小D。多视点自由立体显示器的视点数为N；当观看者的左眼看到最左边视区的第N幅视差图像时，当前观看者的位置为d ₁；观看者向右移动，当观看者的左眼再次观看第N幅视差图像时，当前观看者的位置为d ₂。则多视点自由立体显示器的视区的大小D由公式（1）确定。

D = d ₂ - d ₁                                           (1)

第二步，确定观看者相对于多视点自由立体显示器最左边视区的视区中心移动的视点数k。本发明在观看者移动到多视点自由立体显示器视区中心处就开始渲染不同的视差图像，使得观看者看到的视点始终处于视区中心位置，因而消除了多视点自由立体显示器的视区跳变，从而保证了观看者能看到正确的视差图像。当观看者继续往右移动时，对应不断渲染新的视差图像，这样能增加观看者所看到的视点数,假设观看者在水平方向的位置为x(                                                 x)，则观看者相对于多视点自由立体显示器最左边视区的视区中心移动的视点数k由公式（2）决定。

                              (2)

本方法能观看到的视点总数T由公式（3）所得，

                          (3)

其中M为多视点自由立体显示器在观看区域中的视区个数。由于本方法每一时刻渲染的视差图像数量与常规方法相同，所以不会降低多视点自由立体显示器的立体分辨率，而本方法能观看的视点总数为常规方法的M倍。

第三步，渲染相应的视差图像，对于N视点自由立体显示器，根据步骤二得到的k，对应实时渲染N幅视差图像，以及确定他们的排列顺序。对于本发明的方法，依次渲染N幅视差图像的序号n由公式（4）所得。

          (4)

附图说明

附图1常规多视点自由立体显示器的原理示意图。

附图2本发明增多多视点自由立体显示器视点的方法原理示意图。

附图3本发明消除多视点自由立体显示器视区跳变的原理示意图。

上述图中的图示标号为：

1 多视点自由立体显示器的视差图像排列方式， 2 光栅， 3 多视点自由立体显示器在空间中的视点，4 多视点自由立体显示器在空间中的视区，5观看者所在位置

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明提出的消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明的实施方法可以采用各种头部跟踪和眼部跟踪手段来跟踪观看者的位置，适用于所有的多视点自由立体显示方式，并适用于各种视点数。

本实施例中采用大小为21.5英寸的柱透镜光栅多视点立体显示器，视点数为8，本实施例采用微软的体感设备Kinect跟踪观看者头部坐标，Kinect能实时给出观看者头部坐标值，该坐标值为观看者头部位置相对于Kinect的原点在X轴方向的坐标。

本实施例利用21.5英寸的柱透镜光栅多视点立体显示器在最佳观看区域中的5个视区，每个视区内含8个视点，使用本发明的方法实现观看到的视点总数增加到40个，消除多视点自由立体显示器视区跳变并不损失原多视点立体显示器的立体分辨率。使用3ds Max制作出40幅视差图像用于显示。

本实施例按以下方法实施：

第一步，使用8视点自由立体显示器显示1~8幅视差图像，如附图1所示，观看者移动到观看区域中最左边的视区，当观看者的左眼看到最左边视区的第8幅视差图像时，此时由Kinect给出观看者头部坐标值为1.291m，观看者向右移动，当观看者的左眼再次观看第8幅视差图像时，此时由Kinect给出观看者头部坐标值为1.595m，则此8视点自由立体显示器的视区的大小D =0.304m。

第二步，确定观看者相对于此8视点自由立体显示器最左边视区的视区中心移动的视点数，假设观看者头部位置为相对于Kinect的原点在X轴方向坐标为x，则，当观看者在观看区域从左至右移动，x 的取值范围为1.291m ~2.796m，相应的k 值为0~32。              

第三步，渲染相应的8幅视差图像，由第二步中的视点数k可得，此时多视点自由立体显示器应该渲染的8幅视差图像序号为

其中k。

当观看者移动到附图2所示位置时，渲染第2，3，4，5，6，7，8，9幅视差图像，图像排列顺序为9，2，3，4，5，6，7，8，此时相当于第2，3，4，5，6，7，8，9幅视差图像组成了一个新的视区，观看者看到的依然是第5，6幅视差图像，但是这两幅视差图像依然处于新视区中心位置，因而保证观看者能看到正确的视差图像。

当观看者移动到附图3所示位置时，渲染第5，6，7，8，9，10，11，12幅视差图像，视差图像的排列顺序为9，10，11，12，5，6，7，8。在如附图1所示的常规多视点自由立体显示器中，观看者此时看到的是第8幅和第1幅视差图像，此时会产生视区跳变的现象，看到伪立体图像，而对于本发明所述方法，观看者看到的是第8幅和第9幅视差图像，这样就在原来的跳变区域看到的是正常的立体图像，因此消除了多视点自由立体显示器视区跳变的现象。

Claims (2)

1.一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法，其特征在于，该方法通过实时跟踪观看者的位置来对应渲染具有连续视差变化的视差图像，使得观看者在空间中的不同位置能看到不同视差的视差图像，从而实现消除多视点自由立体显示器视区跳变和不降低立体分辨率的同时能增多视点的目的，其具体步骤包括：①多视点自由立体显示器的视区大小D由公式                                                计算，N为多视点自由立体显示器的基本视点数，当观看者的左眼看到最左边视区的第N幅视差图像时，记录头部位置为d ₁，观看者向右移动，当观看者的左眼再次观看第N幅视差图像时，记录当前观看者的位置为d ₂，②计算观看者头部当前水平位置x(d ₁ ≤x)在有效视区内的视点偏移量，③依据K值对应实时渲染视差图像索引顺序，视差图像的索引序号n可由公式：计算，其中，i为生成合成图像序列的索引序号，“%”为取模运算用来求余数。

2.根据权利要求1所述的一种消除多视点自由立体显示器视区跳变和增多视点的方法，其特征是实时跟踪观看者的位置可采用各种头部跟踪和眼部跟踪方法。